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1、高强钢焊接性能分析与优化设计目 录第一章 概述 .11.1 新一代低合金高强钢的发展概况 .11.1.1 我国低合金高强钢的发展现状及面临的挑战.31.1.2 国外新一代低合金高强钢的发展及使用情况.41.2 新一代低合金高强钢的主要特点 .51.2.1 新一代低合金高强钢的冶金特点.51.2.2 新一代低合金高强钢的强化途径.61.3 新一代低合金高强钢对焊接材料的要求 .71.3.1 新一代低合金高强钢的焊接性.71.3.2 新一代低合金高强钢对焊接材料的要求.81.4 本课题的研究背景及意义 .91.5 本课题预期达到的目的 .10第二章 WELDOX960 高强钢的生产工艺及性能 .1
2、12.1 WELDOX960 高强钢的生产工艺.112.1.1 WELDOX960 高强钢的轧制工艺.122.1.2 WELDOX960 高强钢的淬火和退火工艺.122.2 WELDOX960 高强钢的机械性能.152.2.1 WELDOX960 高强钢的冶金特点.152.2.2 WELDOX960 高强钢的机械性能.172.3 WELDOX960 高强钢的强化机理.172.3.1 晶界强化.172.3.2 应变强化.182.3.3 固溶强化.192.3.4 沉淀强化.192.3.5 马氏体相变强化.202.4 韧化机理 .202.4.1 金属材料的净化.212.4.2 晶粒的细化.212.4
3、.3 显微组织的优化.212.5 本章小节 .22第三章 WELDOX960 高强钢焊接性研究 .233.1 WELDOX960 高强钢焊接性理论分析.233.1.1 碳当量法.243.1.2 预热温度 Tp 的计算 .253.1.3 热影响区最高硬度 HVmax与 t8/5的关系.263.1.4 焊接工艺参数曲线.273.1.5 焊接材料的选择.303.1.6 试验设备及仪器.313.2 焊接性试验的目的及内容 .313.3 WELDOX960 高强钢抗裂性试验结果及分析.323.3.1 斜 Y 型坡口焊接裂纹试验.323.3.2 热影响区最高硬度试验.353.3.3 搭接接头焊接裂纹试验.
4、383.4 WELDOX960 高强钢力学性能试验及结果分析.413.4.1 焊接接头抗拉强度试验.413.4.2 焊接接头微观组织分析.453.4.3 焊接接头弯曲试验.463.4.4 焊接接头冲击试验.503.5 本章小结 .55第一章 概述1.1 新一代低合金高强钢的发展概况随着机械工业生产迅猛发展，在焊接结构日益大型化、轻量化的现代工程机械及冶金矿山机械生产中，为提高机械设备的使用性能，以最大限度地满足各种工程建设的需要，钢材不仅要有良好的综合力学性能，而且要有良好的加工工艺性能（比如焊接性） ，对于特殊条件下使用的钢种，更要求其具有相应的特殊性能，比如耐高温，耐腐蚀，耐冲击等。因此原
5、来的碳素钢已经不能满足需要，必将有大量的低合金高强度钢被投入使用。低合金高强度钢是指低合金钢中包括 C、Si、Mn 在内的主要添加元素的含量不超过 5%，屈服强度大于 600MPa 的钢种，是在碳素钢的基础上通过调整碳及合金元素的含量，并辅助一定的热处理工艺实现的。低合金高强钢的主要特点是含碳量低，可焊性好（含碳量一般低于 0.45，冷裂敏感指数小于 0.3） ，晶粒细化，屈服强度高，普遍采用 Nb、V、Ti 等合金元素进行强韧化。大多采用先进的冶炼工艺和形变热处理工艺进行生产1-5。按照低合金高强钢（简称 HSLA 钢）的屈服强度可以将其大致分为三个等级：A 级：s =290-490MPa
6、热轧、控轧、正火钢B 级：s = 490-980MPa 低碳调质钢C 级：s = 880-1176MPa 中碳调质钢低合金高强钢的发展经历了几个极为重要的时期。20 世纪初的低合金高强钢主要用于结构和建筑方面，而且主要是根据屈服强度 s 进行设计，很少注意钢材的韧性、可成形性和可焊接性；50 年代开始大力开发细晶粒化的新材料；70 年代以控制轧制技术和钢的微合金化冶金为基础，形成了“现代低合金高强度钢”的新概念；80 年代初以来，借助于工艺技术方面的成就开发了适于广泛工业领域和专门领域的品种。在钢的化学成分工艺组织性能的关系中，第一次强调了钢的组织的主导地位，表明低合金高强钢的基础研究已趋于成熟。随着低合金高强钢的不断发展，在高强度、耐高温、耐低温、耐腐蚀等方面满足了焊接结构的要求，并在桥梁、锅炉及压力容器、汽车、舰船、石油管线等领域得到了广泛的应用。低合金高强钢主要是通过调整钢中碳元素和合金元素的质量分数和配以适当的热处理来实现的，当然碳元素和合金元素的增加也会给钢的焊接性带来不利的影响。在低合金高强钢中，随着强度级别的提高，碳元素及合
